DE60311963T2 - OPERATIONAL LIGHT CONTROL WITH VIDEO SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Description
Hintergrund der Erfindungbackground the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Operationsraumbeleuchtung, einen Operationstisch und die zugehörige Techniken sowie, insbesondere, eine Operationsleuchtensteuerung mit mehreren Benutzerschnittstellen, einer zentral angeordneten graphisch gestalteten Regeleinrichtung für die verschiedenen Funktionen, einer fortschrittlichen Kameraerkennung und Signalweiterleitung und einem Rückkopplungsregelkreis der Lichtintensität. Anwendung findet sie insbesondere als allumfassendes Leuchtensteuerung für einen medizinischen Operationssaal und wird daher auch mit besonderem Blick hierauf beschrieben. Es ist jedoch zu beachten, dass die vorliegende Erfindung gleichfalls in anderen Anwendungen zur Regelung vielfältiger Aufgaben eingesetzt werden kann, also nicht auf den vorerwähnten Einsatz im Operationssaal beschränkt ist.The The present invention relates to an operating room lighting, a Operating table and the associated Techniques and, in particular, a surgical light control with multiple user interfaces, one centrally located graphically designed control device for the various functions, an advanced camera detection and signal forwarding and a feedback control loop the light intensity. It is used in particular as an all-encompassing luminaire control system for one medical operating room and is therefore also with special Look at it described. However, it should be noted that the present Invention also in other applications for controlling a variety of tasks can be used, so not on the aforementioned use confined in the operating room is.
In einem Operationssaal werden üblicherweise zum Ausleuchten der Operationsfläche große, hell leuchtende Lichtköpfe eingesetzt. Oftmals sind Videokameras an den Lichtköpfen befestigt, mit denen die Operation dokumentiert und dem Operateur geholfen wird, eine optimalere Sicht zu erzielen. Bei einigen Systeme hat das Personal im Operationssaal keine Möglichkeiten zur Justierung der Kamera. Ohne die Kamera und Operationsleuchte physisch zu bewegen, ist bei solchen Systemen bei der Kamera nur eine einzige Ausrichtung und Zoomfaktor möglich. Bei anderen Systemen hat zwar das Personal im Operationssaal die Möglichkeit, eine Steuerung der Kamera und Operationsleuchte durchzuführen, aber nicht der Chirurg selbst. Der Chirurg muss dann im Bedarfsfall einen nicht keimfreien Springer des OP-Personals auffordern, die Beleuchtungs- und Kamerasteuerung zu bedienen.In An operating room is usually for illuminating the surgical area big, bright glowing light heads used. Often, video cameras are attached to the light heads, with which the operation documented and helped the surgeon will achieve a more optimal view. For some systems has the staff in the operating room no adjustment possibilities the camera. Without physically moving the camera and operating light, is only a single orientation with such systems in the camera and zoom factor possible. In other systems, although the staff in the operating room has the Possibility, to perform a control of the camera and operating light, but not the surgeon himself. If necessary, the surgeon does not have to order a sterile surgeon of the OR staff to examine the lighting and camera control to use.
Bestehende Systeme sind nicht imstande, die den Beleuchtungskörpern in dem Lichtkopf zugeführte Leistung zu überwachen. Das Resultat sind Lichtintensitätsschwankungen durch Abweichungen bei den Beleuchtungskörpern selbst, durch Spannungsschwankungen und Änderungen der Leitungswiderstände. Abweichungen der Lampenspannung kann, zum einen, die Lichtintensität verringern mit möglichen negativen Auswirkungen auf den Ablauf der Operation oder, zum anderen, die Lichtintensität vergrößern, dadurch aber die Lebensdauer der Lampen verringern.existing Systems are unable to adapt the lighting fixtures in fed to the lighthead Monitor performance. The result is light intensity fluctuations by deviations in the lighting fixtures themselves, by voltage fluctuations and changes the line resistance. Deviations of the lamp voltage can, on the one hand, reduce the light intensity with possible negative impact on the operation of the operation or, secondly, increase the light intensity, thereby but reduce the life of the lamps.
Auch haben die meisten der bestehenden Systeme keine zentrale Regeleinrichtung. So muss der Springer des OP-Personals zuerst an der einen Steuertafel die Regelung der Lichtestärke durchführen, sodann an einer weiteren die Kamera ausrichten, usw. Dies führt zu Verwechslungen beim Betrieb der Systeme und, durch die zusätzlichen Plätze der Benutzerschnittstellen, zu einem Durcheinander im Operationssaal.Also Most of the existing systems do not have centralized control. So the jumper of the surgical staff must first at the one control panel the regulation of light intensity carry out, then align the camera on another, etc. This leads to confusion in the operation of the systems and, through the additional slots of the user interfaces, to a mess in the operating room.
In Systemen mit einer zentralisierten Regeleinrichtung sind Austausch und Verbesserung der Hardware schwierig, da die Software der Regeleinrichtung oftmals nicht soweit angepasst werden kann, dass es die neuen Geräte erkennt und betreiben kann. Ein Operationsleuchten- und Video-Steuerungsystem wäre wünschenswert, deren Software so gestaltet ist, dass sie mittels einfacher Softwareparameter oder Softwareeinstellungen eingestellt werden kann, mit neuen Geräten zu arbeiten.In Systems with a centralized controller are exchanges and hardware improvement difficult because the software of the control device often can not be adjusted to the extent that it recognizes the new devices and can operate. An operating light and video control system would be desirable whose software is designed to work with simple software parameters or software settings can be set to work with new devices.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues und verbessertes Verfahren und Gerät zur Überwindung der oben angeführten Probleme, wodurch eine bessere, umfassendere Regelung der Beleuchtungs- und Videosysteme für einen chirurgischen Operationssaal ermöglicht werden.The The present invention relates to a new and improved method and device to overcome the above Problems, resulting in a better, more comprehensive regulation of the lighting and Video systems for a surgical operating room.
Kurzbeschreibung der ErfindungSummary the invention
Die bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung stellen eine Plug-and-Play Regelungsschnittstelle dar, die dem Benutzer an einer Leitstelle Zugriff auf mehrere Geräte und auch dem Chirurgen innerhalb des keimfreien Bereichs die Regelung mehrerer Geräte ermöglicht, und die insgesamt die Regelung des Systems vereinfacht und intuitiver gestaltet.The preferred embodiments of the present invention provide a plug-and-play control interface which allows the user at a control center to access multiple devices and also The surgeon within the germ-free area, the regulation of several equipment allows and the overall scheme of the system simplified and more intuitive designed.
Die vorliegende Erfindung verbessert den Benutzerzugang zu dem System durch eine graphisch gestaltete LCD Anzeige (LCD – Flüssigkeitskristallanzeige), mit der mehrere Geräte, beispielsweise Deckenbeleuchtung, Raumbeleuchtung, Kameras, anderes Operationssaalzubehör, gesteuert werden kann. Eine stark verbesserte, beim Chirurgen angeordnete Steuerung erlaubt dem Chirurg, die Beleuchtung und andere Dinge durch einfache Sprachbefehle zu verändern. Eine Fußpedal-Schnittstelle und eine Infrarot-Fernbedienungsschnittstelle erlauben dem Chirurgen, die Ausrichtung und den Zoomfaktor der Kameras direkt zu steuern.The The present invention improves user access to the system by a graphically designed LCD display (LCD liquid crystal display), with the multiple devices, for example, ceiling lighting, room lighting, cameras, other Operating room accessories, can be controlled. A greatly improved, arranged at the surgeon Control allows the surgeon, the lighting and other things through simple voice commands to change. A foot pedal interface and an infrared remote control interface allows the surgeon to directly control the orientation and zoom factor of the cameras.
Die bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung ist Plug-and-Play kompatibel, so dass die Geräte, beispielsweise Kameras, ganze Lichtköpfe, Arbeitsleuchten und anderes chirurgisches Zubehör, in das System ein- und ausgesteckt werden können, ohne dass die Systemsoftware oder das Steuerungsprotokoll aktualisiert zu werden brauchen. Dies betrifft beispielsweise Vorgänge, bei denen zusätzliche Lichtköpfe oder andere Geräte dem System zugeschaltet oder aber Geräte durch verbesserte Ausführungen ersetzt werden.The preferred embodiment The present invention is plug and play compatible, so that the devices, For example, cameras, whole light heads, work lights and other surgical accessories, in the system can be plugged in and unplugged without the system software or the control protocol need updating. This concerns, for example, events, where additional light heads or other devices connected to the system or devices through improved versions be replaced.
Eine wandmontierte Steuereinheit des betreffenden Systems ist mit einer graphischen LCD-Anzeige ausgerüstet, durch die dem Benutzer an zentraler Stelle eine Ein- und Ausgabe aller Steuerschritte ermöglicht wird. Die wandmontierte Steuereinheit enthält auch die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse für die verschiedenen Systemoptionen, beispielsweise Videoaufnahmegerät, Sprachsteuerung, fiberoptische Arbeitsleuchte und Fußsteuerung der Kamera. Die LCD-Schnittstelle stellt die übergeordnete Benutzersteuerung dar für die Videokamera, die fiberoptische Arbeitsleuchte, die Raumbeleuchtung und die vielen Lichtköpfe.A wall mounted control unit of be The system in question is equipped with a graphic LCD display, which allows the user to centrally input and output all control steps. The wall mounted control unit also contains the input and output ports for the various system options, such as the video recorder, voice control, fiber optic task light and camera foot control. The LCD interface provides the superior user control for the video camera, the fiber optic task light, the room lighting and the many light heads.
Alle mittelgroßen und großen Lichtköpfe sind vorzugsweise für den Einbau einer Kamera vorbereitet. Wahlweise kann dann ein Kameramodul in jedes dieser Lichtköpfe montiert werden. Das Steuerungssystem ist so eingerichtet, dass es automatisch den Lichtkopf, der die Kamera enthält, entdeckt und das Kamerasignal dann durch eine als Plug-and-Play aufgebaute elektronische Schaltung an die wandmontierte Steuereinheit weiterleitet.All medium-sized and big ones light heads are preferably for prepared the installation of a camera. Optionally, then a camera module in each of these light heads to be assembled. The control system is set up so that it automatically discovers the lighthead containing the camera and then the camera signal through a built as a plug-and-play electronic circuit passes to the wall-mounted control unit.
Des weiteren sind Instandhaltungsfunktionen in das System eingeaut, die es dem Instandhaltungspersonal erlauben, gesamte Lichtköpfe zu demontieren und durch neue Lichtköpfe zu ersetzen. Das Steuerungssystem erkennt einen neuen Lichtkopf und sorgt bei Bedarf für ein Herunterladen der kompatiblen Software zu dem Lichtkopf (Plug-and-Play). Dies verringert die Ausfallzeit bei Reparaturen. Jeder Lichtkopf enthält einen Mikroprozessor, der imstande ist, Steuerungssignale an die wandmontierte Steuereinheit zu senden und von dort ausgehende Signale zu empfangen sowie imstande ist, auf die Schalter am Griff der Lichtkopfabdeckung zu reagieren.Of further maintenance functions are created in the system, allowing maintenance personnel to disassemble entire light heads and through new light heads to replace. The control system detects a new lighthead and takes care of when needed downloading the compatible software to the light head (plug and play). This reduces downtime for repairs. Every lighthead contains a microprocessor capable of providing control signals to the wall-mounted Control unit to send and receive signals from there as well as being able to access the switches on the handle of the lighthead cover react.
Der Mikroprozessor sorgt auch für eine rückgekoppelte, exakte Regelung der Lampenleistung. Der Prozessor misst dabei die Lampenspannung und den Lampenstrom und bestimmt daraus den Arbeitszyklus eines Impulsbreitenmodulations-Schaltkreises. Dies ist eine sehr effektive Methode zum Erzeugen eines gleichmäßigen Lichts, da Änderungen aller möglicher Ursachen kompensiert werden können.Of the Microprocessor also takes care of a feedback, exact regulation of the lamp power. The processor measures the Lamp voltage and the lamp current and determines from this the duty cycle a pulse width modulation circuit. This is a very effective method for producing a uniform light, since changes of all possible Causes can be compensated.
Die fortschrittliche Steuerung ermöglicht, dass alle Lichtköpfe des Systems am jeweiligen Schalter eines beliebigen Lichtkopfes des Systems an- und ausgeschaltet werden können. Das Drücken und Gedrückthalten der '–' (weniger Intensität) Taste am Griff der Lichtkopfabdeckung über eine bestimmte Dauer, vorzugsweise vier (4) Sekunden, schaltet alle Lichtköpfe aus und, vorzugsweise gleichzeitig, die Raumbeleuchtung an. Das Drücken und Gedrückthalten der '+' (mehr Intensität) Taste über eine bestimmte Dauer, vorzugsweise zwei (2) Sekunden, schaltet alle Lichtköpfe ein und, vorzugsweise gleichzeitig, die Raumbeleuchtung aus.The advanced control allows that all light heads of the system at the respective switch of any light head of the system can be switched on and off. The pressing and Hold the '-' (less intensity) button on the Handle the light head cover over a certain duration, preferably four (4) seconds, turns off all light heads off and, preferably at the same time, the room lighting. The To press and holding the '+' (more intensity) button over a specific one Duration, preferably two (2) seconds, turns on all light heads and, preferably at the same time, the room lighting off.
Mit der wandmontierten Steuereinheit steht dem Springer des OP-Personals eine sowohl zeitsparende als auch einfache, zentrale Benutzerschnittstelle zur Verfügung. Durch die fortschrittlichen Steuerungstasten am Griff der Lichtkopfabdeckung kann auch der Chirurg selber die Steuerung der Lichtköpfe übernehmen. Dies erspart Zeit für das gesamte Einsatzpersonal.With The wall-mounted control unit is available to the jumper of the surgical staff a time-saving as well as simple, central user interface to disposal. Due to the advanced control buttons on the handle of the lighthead cover can Also, the surgeon himself take over the control of the light heads. This saves time for the entire emergency personnel.
Das Steuerungssystem besitzt mehrere Redundanzebenen, um dadurch die Möglichkeit eines Ausfalls der Beleuchtungssteuerung während eine chirurgischen Eingriffs zu minimieren. Jeder der beiden Stromerzeuger in der Steuereinheit erzeugt genügend Leistung, um den Betrieb des Mikroprozessors aufrecht zu halten. Sollten aber der Mikroprozessor oder die Schalttasten der wandmontierten Steuereinheit ausfallen, können EIN/AUS und Leuchtstärke weiterhin von den in jedem Lichtkopf vorhandenen Mikroprozessoren und Schalttasten geregelt werden.The Control system has several redundancy levels, thereby the possibility a failure of the lighting control during a surgical procedure to minimize. Each of the two power generators in the control unit produces enough Power to maintain the operation of the microprocessor. But should the microprocessor or the switch buttons of the wall-mounted control unit fail ON / OFF and brightness furthermore from the microprocessors present in each lighthead and switching buttons are regulated.
Die Funktionen der Videokameras, zumindest Betrieb, Ausschnittvergrößerung (Zoom), Ausrichtung, Helligkeit und Scharfstellung, können über die Benutzerschnittstelle gesteuert werden. Auch weitergehendere Eigenschaften, beispielsweise Weißabgleich, Bildstillstand, Zeit- und Datumsanzeige, können über die Benutzerschnittstelle gesteuert werden. Das Kameramodul ist so gestaltet, dass es an jedem mittelgroßen oder großen Lichtkopf montiert werden kann. Die Steuereinheit des betreffenden Beleuchtungssystems erkennt automatisch, dass das Kameramodul vorhanden ist und leitet daraufhin das/die Videosignale) zu der wandmontierten Steuerungseinheit.The Functions of video cameras, at least operation, zoom in (zoom), Alignment, brightness and focus can be accessed via the user interface to be controlled. Even more advanced features, such as white balance, Picture standstill, time and Date display, over the User interface controlled. The camera module is designed that it's medium in size or big ones Light head can be mounted. The control unit of the relevant lighting system Automatically detects that the camera module is present and in control then the video signal (s)) to the wall-mounted control unit.
In dem Operationsleuchtensystem gemäß der vorliegenden Erfindung stehen vielfältige Steuerungsmöglichkeiten zur Verfügung. Eine grafische, vorzugsweise als LCD Anzeige aufgebaute Benutzerschnittstelle erlaubt, alle Komponenten des Systems von einer zentralen Stelle aus zu steuern. Eine EIN/AUS-Steuerung aller Lichtköpfe des Systems ist bei Einhaltung der Sterilitätsbedingungen mit der Lichtintensitäts-Steuerungstaste am Griff der Lichtkopfabdeckung möglich. Auch weitergehende Kamerafunktionen, beispielsweise Weißabgleich, Bildstillstand, Zeit- und Datumsanzeige sind steuerbar. Die Steuereinheit erkennt automatisch, dass das Kameramodul vorhanden ist und leitet daraufhin das Videosignal zu der wandmontierten Steuerungseinheit. Eine Rückkopplungssteuerung sorgt über die Zeit und bei verschiedenen Aufbauten für eine konstant bleibende Lampenleistung. Den Einsatz eines neuen Lichtkopfes wird von der wandmontierten Steuereinheit erkannt und von ihr sodann automatisch die entsprechende Software hochgeladen, um die nötige Kompatibilität des Lichtkopfs im System zu erreichen..In the surgical light system according to the present invention Invention are manifold control options to disposal. A graphical, preferably constructed as a LCD display user interface allows all components of the system from a central location out to control. ON / OFF control of all light heads of the System is in compliance with the sterility conditions with the light intensity control button possible at the handle of the light head cover. Even more advanced camera features, for example white balance, Picture standstill, time and Date display are controllable. The control unit automatically detects that the camera module is present and then passes the video signal to the wall-mounted control unit. A feedback control provides over the Time and with different constructions for a constant lamp power. The use of a new light head is from the wall-mounted Control unit detected and then automatically the corresponding Software uploaded to the necessary compatibility of the lighthead reach in the system ..
Die obige Liste ist keineswegs als erschöpfende Darstellung der Steuerungsmöglichkeiten des Operationsleuchtensystems gemäß der vorliegenden Erfindung anzusehen.The The above list is by no means an exhaustive description of the control options of the surgical light system according to the present invention to watch.
Kurzbeschreibung der AbbildungenSummary of the pictures
Die vorliegende Erfindung kann nach verschiedenen Methoden, mit verschiedenen Bestandteilen und Anordnungen der Bestandteile ausgeführt werden; die bevorzugte Ausführung wird hierin im Detail an Hand der folgende Abbildungen dargestellt:The The present invention can be practiced by various methods, including various Components and arrangements of the components are carried out; the preferred embodiment is shown in detail herein with reference to the following figures:
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungdetailed Description of the preferred embodiment
Unter
Bezugnahme auf die Abbildungen, die lediglich dem Zweck dienen sollen,
die bevorzugte Ausführung
der vorliegenden Erfindung darzustellen aber keineswegs diese abzugrenzen,
zeigt
Die
an der primären
Spindelaufhängung
Unter
Bezugnahme of
Die
Lichtköpfe
Weiterhin
unter Bezugnahme auf
In
Die
Lampenleistung wird über
eine Rückkopplungsregelung
gesteuert. Dazu misst der Lampenintensitätsregler
Das Steuerungssystem besteht aus mehreren Redundanzebenen, um dadurch die Möglichkeit eines Ausfalls der Beleuchtungssteuerung während eine chirurgischen Eingriffs zu minimieren. Jeder der beiden Stromerzeuger in der zentralen Steuereinheit erzeugt genügend Leistung, um den Betrieb des Mikroprozessors aufrecht zu halten. Sollten aber der Mikroprozessor oder die Schalttasten der wandmontierten Steuereinheit ausfallen, können EIN/AUS und Leuchtstärke weiterhin von den in jedem Lichtkopf vorhandenen Mikroprozessoren und Schalttasten geregelt werden.The Control system consists of several redundancy levels to thereby the possibility of a Failure of the lighting control during a surgical procedure to minimize. Each of the two power generators generated in the central control unit enough Power to maintain the operation of the microprocessor. But should the microprocessor or the switch buttons of the wall-mounted Control unit can fail ON / OFF and brightness furthermore from the microprocessors present in each lighthead and switching buttons are regulated.
Der
Programmcode in dem Mikroprozessor
Nach der bei S16 erfolgten Feststellung der installierten Komponenten, wählt der Prozessor aus einer Gruppe von Algorithmen diejenige aus, die die Steuerungsfunktion ausführen kann. Wird eine Videokamera erkannt, wird bei S18 ein Kamera-Steuerungsalgorithmus ausgewählt, und bei den Schritten S20 und S22 werden der Arbeitsleuchten-Steuerungsalgorithmus, bzw. der Raumbeleuchtungs-Steuerungsalgorithmus ausgewählt, wenn diese Geräte als vorhanden festgestellt worden sind. Mit Hinblick auf die chirurgischen Lichtköpfe werden von dem System, wie oben erwähnt, verschiedene Größen unterstützt und, vorzugsweise, jeder gemäß eines besonderen, auf ihn abgestimmten Algorithmus gesteuert. Dazu wird beim Schritt S24 der jeweilige Typ des Lichtkopfes bestimmt und sodann bei S26 ein Steuerungsalgorithmus für einen kleinen Lichtkopf, bei S28 ein Steuerungsalgorithmus für einen mittleren Lichtkopf und bei S30 ein Steuerungsalgorithmus für einen großen Lichtkopf ausgewählt, je nachdem welcher Typ beim Schritt S24 festgestellt wurde.To the determination of installed components at S16, chooses the Processor consists of a set of algorithms that control the function To run can. When a video camera is detected, S18 becomes a camera control algorithm selected, and at steps S20 and S22, the work lamp control algorithm, or the room lighting control algorithm selected when these devices have been found to exist. With regard to the surgical light heads are supported by the system, as mentioned above, different sizes and, preferably, each according to one controlled by a special, customized algorithm. This will be in step S24 the respective type of lighthead is determined and then at S26, a control algorithm for a small lighthead, at S28, a control algorithm for a middle lighthead and at S30, selecting a control algorithm for a large lighthead, as appropriate which type was determined in step S24.
Wie
in
Bei
den Berührungstasten
Ein
Lichtkopf wird mittels der unter dem LICHTKOPF AUSWAHL Anzeigenfeld
angeordneten AUF/AB Tasten
Werden
zwei oder mehr Lichtköpfe
im System erkannt, dann erscheint das
Die
primären
oder sekundären
Lampen eines Lichtkopfes werden durch „A" oder „B" gekennzeichnet, wobei „A" als die primäre Lampe
verstanden wird. In dem System der oben dargestellten bevorzugten
Ausführung
werden die Lampen kontinuierlich überwacht und zwar unabhängig davon,
ob sie ein- oder ausgeschaltet sind. Fehlt eine Lampe oder ist sie
ausgebrannt, erscheint eine Lampenfehleranzeige
Weiterhin
unter Bezug auf die Abbildungen, ist das System auch imstande, das
Vorhandensein einer oben beschriebenen handgeführten Arbeitsleuchte automatisch
zu erkennen. Dafür
ist eine Arbeitsleuchtenanzeige
Die
zusätzlich
für die
Arbeitleuchte eingerichtete Lebensdaueranzeige
Zusätzlich gibt es in der Anzeige noch eine Batterie-Ikone, mit der die noch verbleibende Betriebsdauer der Notstrombatterie angezeigt wird.In addition there There is still a battery icon in the display, with which the remaining Operating time of the backup battery is displayed.
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: AMERICAN STERILIZER CO., MENTOR, OHIO, US |
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R082 | Change of representative |
Ref document number: 1472910 Country of ref document: EP Representative=s name: VON KREISLER SELTING WERNER, DE |